3.2.1 合金与铁合金 课时同步练习-2026-2027学年高一上学期化学人教版必修一

**基本信息** 高一化学“合金与铁合金”同步练，分层设计合理（基础40%、中等40%、提升20%），知识覆盖从概念到综合应用，适配新授课巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础|合金概念、特性、铁合金含碳量|选择/填空直接考查，强化化学观念| |中等|不锈钢原理、炼铁炼钢对比、铁合金分类|实验题结合图示分析，培养科学思维| |提升|不锈钢成分、生铁含碳量计算|综合填空与计算题，提升科学探究与实践能力|

高一化学必修第一册 第三章 课时同步练习 高一化学课时同步练习·第三章 铁 金属材料 第5课时 合金与铁合金 满分：100分　建议用时：45分钟 一、选择题（每小题4分，共32分） 1. 关于合金的叙述正确的是（　） A. 合金是由两种或两种以上的金属熔合而成的化合物 B. 合金是由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质 C. 合金只能是金属与金属熔合而成 D. 合金是纯净物 2. 关于合金的特性，下列说法正确的是（　） A. 合金的硬度一般比组成它的纯金属低 B. 合金的熔点一般比组成它的纯金属高 C. 合金的硬度一般比组成它的纯金属高，熔点一般比组成它的纯金属低 D. 合金的导电性比纯金属好 3. 生铁（铸铁）的含碳量范围是（　） A. 0.03%~2% B. 2%~4.3% C. 0.1%~1% D. 4.3%~6% 4. 钢的含碳量范围是（　） A. 0.03%~2% B. 2%~4.3% C. 2%~6% D. 0.03%~0.1% 5. 下列说法正确的是（　） A. 合金是化合物，有固定的组成和熔点 B. 合金是混合物，没有固定的熔点 C. 合金中各组分以共价键结合 D. 合金不具有金属特性 6. 不锈钢耐腐蚀的主要原因是（　） A. 不锈钢表面形成了致密的Fe2O3保护膜 B. 不锈钢中不含铁元素，不会生锈 C. 不锈钢中含铬量≥12%，表面形成致密Cr2O3保护膜 D. 不锈钢表面涂有防腐漆 7. 关于炼铁和炼钢的说法正确的是（　） A. 炼铁是氧化过程，炼钢是还原过程 B. 炼铁是还原过程，炼钢是氧化过程 C. 炼铁和炼钢都是还原过程 D. 炼铁和炼钢都是氧化过程 8. 下列合金钢与其添加元素和性能的对应关系正确的是（　） A. 锰钢——添加Si——导磁性好 B. 硅钢——添加Mn——耐磨、抗冲击 C. 钨钢——添加W——耐高温、高硬度 D. 不锈钢——添加Cu——耐腐蚀 二、填空题（共24分） 9.（6分） 合金是由两种或两种以上的______（或______与______）熔合而成的具有______特性的物质。合金的硬度一般比组成它的纯金属______，熔点一般比组成它的纯金属______。合金属于______物（填"混合"或"纯净"）。 10.（4分） 铁合金按含碳量分类：生铁含碳量为______，钢含碳量为______。生铁的特点是_____________，钢的特点是_____________。钢中含碳量越高，硬度越______，塑性越______。 11.（8分） 不锈钢是重要的耐腐蚀合金材料，请回答： （1）不锈钢中含铬量≥______%，常见的304不锈钢含Cr约______%、Ni约______%，俗称"______"不锈钢。（4分） （2）不锈钢耐腐蚀的原理是：铬在表面形成一层致密的______（填化学式）保护膜，这层膜_____________，从而起到耐腐蚀作用。（2分） （3）不锈钢常用于制造______、______、______等（写出三种用途）。（2分） 12.（6分） 完成炼铁与炼钢的对比填空： 项目 炼铁 炼钢 原料 ______、焦炭、石灰石、热空气 ______、氧气 原理 ______反应（CO还原铁矿石） ______反应（降低含碳量，去除杂质） 主要设备 ______ ______ 产品 ______（含碳2%~4.3%） ______（含碳0.03%~2%） 三、实验题（共24分） 13.（10分） 下图为铁合金的分类关系图，据图回答问题。 （1）铁合金按含碳量可分为______和______两大类，分界含碳量为______%。（3分） （2）钢按成分不同可分为______钢和______钢两大类。（2分） （3）合金钢是在碳钢中加入Cr、Ni、Mn等______元素制成的，目的是获得_____________（如耐磨、耐腐蚀、高强度等）。（2分） （4）请从图中找出两种常见的合金钢并写出其用途：______钢用于______，______钢用于______。（3分） 14.（14分） 下图为高炉炼铁结构示意图，据图回答问题。 （1）从高炉炉顶加入的固体原料有_____________、_____________、_____________；从炉下部风口鼓入的是_____________。（4分） （2）高炉中焦炭的作用有两方面：①_____________，②_____________（通过反应产生还原剂CO）。（4分） （3）写出高炉中主要的还原反应方程式：_______________________________。（2分） （4）高炉出铁口和出渣口分别位于炉的下部，其中位置较______（填"高"或"低"）的是出铁口，原因是_______________________。（2分） （5）高炉煤气的主要成分是______和______（写出两种），需要经过处理后才能排放。（2分） 四、计算/简答题（共20分） 15.（8分） 简要回答下列关于合金钢的问题： （1）写出三种常见的合金钢（不含不锈钢），并分别说明其添加元素和用途。（6分） （2）为什么合金钢的性能比碳素钢更优越？简要说明原因。（2分） 16.（12分） 某生铁样品10.0 g，经测定其中含碳量为3.6%（其余为铁及其他杂质，杂质不参与反应）。将该生铁样品在足量氧气中充分灼烧，使碳完全转化为CO2。试计算： （1）样品中碳的物质的量。（4分） （2）生成CO2的体积（标准状况）。（4分） （3）若将该生铁样品在转炉中炼钢，理论上需要通入氧气的物质的量（仅考虑碳的氧化，碳全部转化为CO2）。（4分） 参考答案与详细解析 一、选择题 1.【答案】B 【解析】A项，合金是混合物而非化合物；B项正确，合金是金属与金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质；C项，合金也可以是金属与非金属熔合（如钢是铁碳合金）；D项，合金是混合物，不是纯净物。 2.【答案】C 【解析】合金的两大特征：硬度一般比组成它的纯金属更高，熔点一般比组成它的纯金属更低。A项说反了；B项说反了；D项合金的导电性通常比纯金属差（因杂质散射增加电阻）。 3.【答案】B 【解析】生铁（铸铁）含碳量为2%~4.3%，钢含碳量为0.03%~2%。A项是钢的范围；C项偏低；D项过高。 4.【答案】A 【解析】钢的含碳量为0.03%~2%，生铁含碳量为2%~4.3%。B项是生铁的范围；C项过高；D项偏低。 5.【答案】B 【解析】A项，合金是混合物不是化合物，无固定组成和熔点；B项正确，合金是混合物，没有固定熔点（有熔程）；C项，合金中各组分以金属键结合（不是共价键）；D项，合金仍具有金属特性。 6.【答案】C 【解析】不锈钢中含铬量≥12%，铬在表面形成致密Cr2O3保护膜，隔绝腐蚀介质。A项，普通钢表面形成的是Fe2O3（疏松，不能保护）；B项，不锈钢仍含铁元素；D项，不锈钢耐腐蚀是材料本身性质，不需涂漆。 7.【答案】B 【解析】炼铁是还原过程（CO将Fe2O3还原为Fe），炼钢是氧化过程（用O2氧化生铁中多余的碳和杂质）。A项说反了；C、D项都不正确。 8.【答案】C 【解析】A项，锰钢添加Mn（不是Si），耐磨抗冲击；B项，硅钢添加Si（不是Mn），导磁性好；C项正确，钨钢添加W，耐高温、高硬度；D项，不锈钢添加Cr、Ni（不是Cu），耐腐蚀。 二、填空题 9.【答案】 金属　金属　非金属　金属　高（大）　低　混合 【解析】合金定义：金属与金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。合金硬度比纯金属大，熔点比纯金属低，属于混合物。 10.【答案】 2%~4.3%　0.03%~2%　硬而脆，不能锻造　强度较高，可塑可焊　大　差 【解析】生铁含碳2%~4.3%，硬而脆，不能锻造；钢含碳0.03%~2%，强度高，可塑可焊。钢中含碳量越高，硬度越大，塑性越差（如高碳钢用于制刀具）。 11.【答案】 （1）12　18　8　18-8 （2）Cr2O3；隔绝金属与外界腐蚀介质的接触 （3）餐具；医疗器械；化工设备 【解析】（1）不锈钢含Cr≥12%，304不锈钢含Cr约18%、Ni约8%，俗称"18-8"不锈钢。（2）Cr2O3保护膜致密，隔绝腐蚀介质。（3）不锈钢用途：餐具、医疗器械、化工设备等。 12.【答案】 项目 炼铁 炼钢 原料 铁矿石 生铁 原理 还原 氧化 主要设备 高炉 转炉（或电炉） 产品 生铁 钢 【解析】炼铁用还原反应（CO还原铁矿石），设备为高炉，产品为生铁。炼钢用氧化反应（O2氧化去除多余碳和杂质），设备为转炉或电炉，产品为钢。 三、实验题 13.【答案】 （1）生铁；钢；2 （2）碳素；合金 （3）合金；特殊性能 （4）锰钢；铁轨（或挖掘机铲斗）；硅钢；变压器铁芯（或钨钢；刀具/钻头） 【解析】（1）铁合金按含碳量2%为界分为生铁（>2%）和钢（<2%）。（2）钢分为碳素钢和合金钢。（3）合金钢添加合金元素获得特殊性能。（4）锰钢（耐磨）用于铁轨；硅钢（导磁）用于变压器铁芯；钨钢（耐高温高硬度）用于刀具钻头。 14.【答案】 （1）铁矿石；焦炭；石灰石；热空气 （2）①燃烧提供热量（C + O2 CO2）；②与CO2反应生成还原剂CO（CO2 + C 2CO） （3）Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 （4）低；铁的密度大于炉渣，铁液沉在炉底，炉渣浮在铁液上方，故出铁口在下方 （5）CO；CO2（或N2） 【解析】（1）原料从炉顶加入，热空气从下部鼓入。（2）焦炭双重作用：燃烧供热和产生还原剂CO。（3）主要还原反应。（4）铁液密度大于炉渣，沉在底部，出铁口低于出渣口。（5）高炉煤气含CO、CO2、N2等，需处理后排放。 四、计算/简答题 15.【答案】 （1）三种常见合金钢： • 锰钢：添加Mn元素，特点是耐磨、抗冲击，用途为制造铁轨、挖掘机铲斗等。 • 硅钢：添加Si元素，特点是导磁性好，用途为制造变压器铁芯。 • 钨钢：添加W元素，特点是耐高温、高硬度，用途为制造刀具、钻头等。 （2）合金钢在碳钢中加入了Cr、Ni、Mn、Si、W等合金元素，这些元素赋予合金钢特殊性能（如耐腐蚀、耐磨、导磁、耐高温等），使其在特定领域比碳素钢性能更优越。 【解析】合金钢通过添加不同合金元素获得不同的特殊性能，满足各种工业需求。 16.【答案】 （1）m(C) = 10.0 g × 3.6% = 0.36 g n(C) = m/M = 0.36 g ÷ 12 g/mol = 0.03 mol （2）碳完全转化为CO2：C + O2 = CO2 n(CO2) = n(C) = 0.03 mol V(CO2) = 0.03 mol × 22.4 L/mol = 0.672 L （3）由 C + O2 = CO2，n(O2) = n(C) = 0.03 mol 理论上需要通入O2的物质的量为0.03 mol。 【解析】本题考查铁合金中含碳量的计算。先根据含碳率求碳的质量和物质的量，再根据C + O2 = CO2的计量关系求CO2体积和O2的量。 答案速查表 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B C B A B C B C 题号 9 10 11 12 13 14 15 16 答案/分值 6分 4分 8分 6分 10分 14分 8分 12分 知识点考查分布表 题号 题型 分值 考查知识点 1 选择 4 合金的概念 2 选择 4 合金的特性（硬度/熔点） 3 选择 4 生铁的含碳量 4 选择 4 钢的含碳量 5 选择 4 合金是混合物（概念辨析） 6 选择 4 不锈钢耐腐蚀原理（Cr2O3保护膜） 7 选择 4 炼铁与炼钢原理对比（还原/氧化） 8 选择 4 合金钢添加元素与性能对应 9 填空 6 合金概念与特性 10 填空 4 铁合金分类（含碳量/特点） 11 填空 8 不锈钢成分与耐腐蚀原理 12 填空 6 炼铁与炼钢对比 13 实验 10 铁合金分类辨识（含图09） 14 实验 14 高炉炼铁结构分析（含图10） 15 简答 8 合金钢种类与用途 16 计算 12 生铁含碳量计算 难度分布统计 难度 题号 题数 分值 百分比 基础 1、2、3、4、5、9、12、15 8 40 40% 中等 6、7、8、10、13、14 6 40 40% 提升 11、16 2 20 20% 合计 — 16 100 100% 第 页 共 页 学科网（北京）股份有限公司 $